Beitrag zur Berechnung von Leichtbauprofilen unter kurzzeitiger axialer Stoßbelastung mit Hilfe der Finiten Streifen Methode

Publication date
2008
Document type
PhD thesis (dissertation)
Author
Stemmer, Ekkehard
Advisor
Lammering, Rolf
Referee
Rapp, H.
Granting institution
Helmut-Schmidt-Universität / Universität der Bundeswehr Hamburg
Exam date
2008-06-30
Organisational unit
DDC Class
620 Ingenieurwissenschaften
Keyword
Stoßbeanspruchung
Kaltprofil
Abstract
In dieser Arbeit wird untersucht, inwieweit Parameter wie zum Beispiel die Stoßdauer, die Vorverformung oder die geometrischen Abmessungen Auswirkungen auf das dynamische Stabilitätsverhalten von dünnwandigen prismatischen Stäben haben, wenn lokale Effekte mit in die Betrachtung einbezogen werden. --- Um diese Problematik zu lösen, wird das Verfahren der Finiten Streifen Methode gewählt, da es bei hinreichender Genauigkeit noch einen überschaubaren Rechenaufwand bietet. --- So werden nach einer Einführung in die FSM die nichtlinearen kinematischen Beziehungen aufgestellt, die Gleichgewichtsbedingungen beschrieben, das linear elastische Materialgesetz sowie das Prinzip von d’Alembert in der Lagrangeschen Fassung eingeführt. Nach Festlegung der getroffenen Annahmen und Voraussetzungen für die Berechnung dünnwandiger Flächentragwerke gemäß der Kirchhoffschen Plattentheorie werden die zuvor abgeleiteten allgemeingültigen Grundgleichungen des dreidimensionalen Kontinuums auf das in dieser Arbeit verwendete Platten-Scheibenelement übertragen. Nach der Beschreibung der für die Verschiebungsfelder verwendeten Ansatzfunktionen werden die Systemmatrizen abgeleitet. Zur Lösung des Differentialgleichungssystems wird das Newmark-Verfahren in nichtlinearer Formulierung eingeführt. --- Nach der mathematischen Beschreibung der FSM wird diese dann auf ein einfaches Balkenelement mit Rechteckquerschnitt angewendet und den Ergebnissen der Balkentheorie gegenübergestellt. --- Als Auswertekriterium wird ein Spannungskriterium festgelegt, welches ein vorher definiertes Spannungsniveau auf die Dehngrenze mit 0,2% bleibender Dehnung bezieht. --- Im Anschluss hieran erfolgt die Anwendung des Rechenverfahrens auf U-Profile mit unterschiedlichen Schlankheitsgraden und Verhältnissen der Flanschhöhe zur Stegbreite. Nach erfolgter Diskussion der Ergebnisse des dynamischen Lastfalles, werden abschließend die mit Hilfe der FSM ermittelten Ergebnisse mit denen von HERTEL bestimmten statischen Experimenten verglichen. --- Die numerische Umsetzung erfolgte mit Hilfe eines FORTRAN-Programmes, MATHEMATICA und EXCEL.
Version
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